110kv降压变电所电气部分初步课程设计

目 录第一章 课程设计任务 1第二章 负荷分析及计算和主变的选 3第一节 负荷计算的目的 3第二节 负荷分析及无功补偿 3第三节 主变压器的确定 4第三章 变电站主接线的选择 6第一节 对电气主接线的基本要求 6第二节 110kV 侧接线的选择7第三节 10kV 侧接线的选择 7第四章 短路电流的计算 9第一节 计算各回路电流9第二节 计算短路点最大短路电流 9第三节 计算最大持续工作电流 10第五章 电气设备的配置与选择 11第一节 高压断路器的选择 11第二节 隔离开关的选择 14第三节 互感器的选择 17第四节 避雷器的选择 17第五节 接地刀闸的配置 18第六章 继电保护配置 18第一节 继电保护的配置 18第二节 变电所继电保护的配置20参考文献 21附 110kV 地方变电所电气主接线图及电气总平面图1第一章：课程设计任务第一章：课程设计任务一、一、设计题目：某区设计题目：某区 110KV/10KV110KV/10KV 变电站设计变电站设计二、设计的原始资料二、设计的原始资料1建设性质及规模：为满足某区及相关单位用电，将新建一座 110KV 降压变电所。该变电所建成后，主要对本区用户供电为主，尤其对本地区大用户进行供电。改善提高供电水平。2变电站负荷情况: 本变电站的电压等级为 110/10。变电站由两个系统供电，系统 S1为 3MVA，容抗为 0.38, 系统 S2 为 4MVA，容抗为 0.45。线路 1 为 30KM, 线路 2 为20KM。有关负荷资料见附表 1。即（1）110KV 线路进线 2 回。（2）10KV 线路的同时系数为 0.9，线损率 5%。（3）10KV 线路 8 回，远期发展 2 回。（4）待设计变电站地理位置示意如下图：3.设计内容（1）负荷计算及无功功率补偿 。2（2）选择变电所主变台数、容量及型式。 （3）设计本变电所的电气主接线，选出数个电气主接线方案进行技术经济比较，确定一个最佳方案。（4）进行必要的短路电流计算。（5）选择和校验所需的电气设备。（6）进行继电保护的选择及整定（略写） 。4.设计成果（1）设计计算说明书一份（3）电气主接线图一份（3）变电所平面布置图一份表表 1 1 某区及相关单位用电负荷需求某区及相关单位用电负荷需求负荷组成 (%) 电压等级负荷名称最大负荷(MW)一级二级三级COS同时率(%)线损率(%)10KV机械厂食品厂 2.41.1321510603025600.80885855510KV汽配厂 1.222040400.885510KV城区2.542040400.885510KV工业园5283040300.885510KV自来水厂0.50.83050200.885510KV生活区0.5130700.885510KV转供电0.81.820800.885510KV发展线 11.52060200.885510KV发展线 21.52060200.88553第二章：负荷分析及计算和主变的选择第二章：负荷分析及计算和主变的选择一、一、负荷计算的目的：负荷计算的目的：计算负荷是供电设计计算的基本依据，计算负荷确定得是否正确合理，直接影响到电器和导线电缆的选择是否经济合理。如计算负荷确定过大，将使电器和导线选得过大，造成投资和有色金属的消耗浪费，如计算负荷确定过小又将使电器和导线电缆处子过早老化甚至烧毁，造成重大损失，由此可见正确确定计算负荷意义重大。二、负荷分析及无功补偿：二、负荷分析及无功补偿：、10kV 侧负荷 近期负荷：P近 10 = 2.4+1.1+1.2+2.5+5.2+0.5+0.5+0.8=14.2MW远期负荷：P远 10 = 3+2+2+4+8+0.8+1+1.8+1.5+1.5=25.6MWP10 k(1+k“)25.6×0.8×(1+0.05)21.504(MW) niPi1Q10P·tgP·tg(cos10.80) 21.504×0.75=16.128(MVar)视在功率：（供电容量）Sg1026.88(MVA)cosP21.504 0.80IN101.552(kA) NUS326.88 3 10´2、无功补偿：Q=P（tantan）=Ptan(1q2q11cos 0.8)tan(cos 0.92)-=21.504×（0.750.426）=21.504×0.324=6.967Mvar4由此，可根据该结果采用电力电容两组并联 2×7000Kvar三、主变压器的确定三、主变压器的确定1、绕组数量的确定在该设计中，只有高低两个电压等级（110KV/10KV） ，因此，主变压器选为两绕组变压器。2、主变压器台数的确定确定原则：（1）对于大城市郊区的一次变电所在中低压侧已构成环网的情况下，变电所以装设两台变压器为宜。（2）对地区性孤立的一次变电所或大型工业专用变电所在设计时应考虑装设三台变压器。（3）对于规划只装设两台变压器的变电所，其变压器基础宜按大于变压器容量的 12 级设计，以便负荷发展时，更换变压器的容量。比 较单台变压器两台变压器供电安全比满足要求满足要求供电可靠性基本满足要求满足要求供电质量电压损耗略大电压损耗略小灵活方便性灵活性差灵活性好技术指标 扩建适用性稍差好经济指标电力变压器的综合投资跟两台变压器相比所需要的花费要少花费投资比较多选择：由负荷计算可知，本变电站远景负荷为=21.504Mw，应装设两台主变压器。mP3、变压器容量和型号确定确定原则：（1）主变压器容量一般按变电所建成后 510 年规划负荷选择，并适当考虑到远期 1020 年的负荷发展，对于城市郊区变电所，主变压器应与城市规划相结合。5（2）根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量，对于有重要负荷的变电所应考虑，当一台变压器停止运行时，其余变压器容量在计及过负荷能力后的允许时间内应保证用户的一级和二级负荷，对一般性变电所，当一台主变停止运行时，其余变压器应能保证全部负荷的 60%70%。（3）同一个等级的单台降压变压器容量的级别不宜太多，应从全网出发，推行系统化、标准化、简单化、方便灵活化。确定：（1）变电所的一台变压器停止运行时，另一台变压器能保证全部负荷的 60%，即=0.6=0.6×21.504=12.9MVANSPm（2）应保证用户的一级和二级负荷（单台运行时）I、II 类负荷的总和为：3×75%+2×40%+2×60%+4×60%+8×70%+1×30%+1.8×20%=13.35MW ，还加上负荷的同时率 13.35+0.85=14.2MW综合（1） （2）并考虑到两台容量之和必须大于 S、再分析经济问题，查表得所选择变压器容量 SB= 16MVA查 110kV 三相两绕组电力变压器技术时数据表，选择变压器的型号为 S7-16/110，其参数如下表：4、绕组连接方式的确定根据选择原则可确定所选择变压器绕组接线方式为 Y接线。额定电压（KV）损耗（kw）型 号 额定容量（MVA）高压低压连接组标号阻抗电压（%）空载电流（%）空载负载S7-16/110161106.6；3.3；10.511YNd10.50.923.5866第三章：变电所主接线的选择第三章：变电所主接线的选择一、一、对电气主接线的基本要求对电气主接线的基本要求（1）供电可靠性：如何保证可靠地（不断地）向用户供给符合质量的电能是发电厂和变电站的首要任务，这是第一个基本要求。（2）灵活性：其含义是电气主接线能适应各种运行方式（包括正常、事故和检修运行方式）并能方便地通过操作实现运行方式的变换而且在基本一回路检修时，不影响其他回路继续运行，灵活性还应包括将来扩建的可能性。（3）操作方便、安全：主接线还应简明清晰、运行维护方便、使设备切换所需的操作步骤少，尽量避免用隔离开关操作电源。（4）经济性：即在满足可靠性、灵活性、操作方便安全这三个基本要求的前提下，应力求投资节省、占地面积小、电能损失少、运行维护费用低、电器数量少、选用轻型电器是节约投资的重要措施。根据以上的基本要求对主接线进行选择。二、二、110kV110kV 侧接线的选择侧接线的选择方案（一）: 采用单母线接线考虑到 110kV 侧只有两条进线和有两条出线，因而可以选用单母线接线。其优点：简单清晰、设备少、投资少、运行操作方便、且有利于扩建。缺点是：（1）当母线或母线隔离开关检修或发生故障时，各回路必须在检修和短路时事故来消除之前的全部时间内停止工作，造成经济损失很大。（2）引出线电路中断路器检修时，该回路停止供电。方案（二）: 桥形接线110kV 侧以双回路与系统相连，而变电站最常操作的是切换变压器，而与系统联接的线路不易发生故障或频繁切换，因此可采用外桥式线，这也有利于以后变电站的扩建。优点是：高压电器少，布置简单，造价低，经适当布置可较容易地过渡成单母线分段或双母线分接线。7缺点是：可靠性不是太高，切换操作比较麻烦。方案（三）：双母线接线优点：（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复供电，检修任一组的母线隔离开关时只停该回路。（2）扩建方便，可向双母线的左右任何一个方向扩建，均不影响两组母线的电源和负荷的平均分配，不会引起原有回路的停电，以致连接不同的母线段，不会如单母线分段那样导致交叉跨越。（3）便于试验，当个别回路需要时单独进行试验时可将该架路分开，单独接至一组母线上。缺点：（）增加一组母线和每回路需增加一组母线隔离开关，投次大。（2）当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器容易误操作，为了避免隔离开关误操作需在隔离开关和断路之间装设连锁装置。对于 110kV 侧来说，因为它要供给较多的一类、二类负荷、因此其要求有较高的可靠性。对比以上三种方案，单母线接线供电可靠性、灵活性最差，不符合变电所的高可靠性的要求；桥形接线比单母线接线供电可靠性高，且有利于以后扩建，虽然可靠性比双母线接线稍低，但双母线接线复杂，使用设备多、投资较大；110kv 母线放置较高，且相与直之间距离大，因而各种小动作不能造成故障，同时母线放在防雷区内，不会遭受雷击，因此桥形接线比较可靠，也能够满足要求。因此，对于 110kV 侧选用外桥式接线。三、三、10kV10kV 侧主接线选择侧主接线选择方案（一）：单母线分段优点：（1）用断路器把母线分段后，对重要用户可以从不同母线段引出两个回路，用两个电路供电。（2）当一段母线故障时，分段断路器自动切除故障母线保证正常段母线不间断供电和不致使重要用户停电 。缺点：（1）当一段母线或母线隔离开关检修时该母线各出线须停电。（2）当出线为双回路时，常使架空线路出现交叉跨越。8（3）扩建时需向两个方向均衡扩建。方案（二）：单母线分段带旁路优点：具有单母线分段的全部优点，并在检修断路器时不至于中断对用户供电。缺点：与单母线分断的缺点相比少了缺点。方案（三）：双母线接线优点：（1）供电可靠，通过两组母线隔离开关的倒换操作，可以轮流检修一组母线而不至于供电中断，一组母线故障后能迅速恢复